CN105859146A - 一种高强度玻璃纤维料块及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度玻璃纤维料块及制备方法，由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.0～69.0份；氧化铝，2.0～2.5份；氧化硼，4.0～6.0份；氧化钠，12.0～14.0份；氧化钾，2.0～3.0份；氧化钙，4.0～6.0份；氧化镁，2.0～3.0份；氧化锂，1.2～1.8份。本发明，二氧化硅是硅酸盐玻璃的骨架，提高二氧化硅的含量能大幅度提高玻璃纤维的强度；提高氧化钾的含量，降低氧化钠的含量使玻璃纤维物理性质稳定性显著提高；降低氧化铝可以使玻璃纤维棉不易出现打弯、不易拉丝等现象,增加氧化锂起到了在制备过程中各原料之间助熔作用和澄清均化作用,提高玻璃纤维化学稳定性、表面光洁度、透明度和出料率，提高成品率。

Description

一种高强度玻璃纤维料块及制备方法
技术领域
本发明涉及微纤维玻璃棉领域，具体涉及一种高强度玻璃纤维料块及制备方法。
背景技术
高强度玻璃纤维棉与普通无碱玻璃纤维相比具有拉伸强度高、弹性模量高、抗冲击性能好、化学稳定性好、抗疲劳性好、耐高温等优良性能，广泛应用于航空、航天、兵器、舰船、化工等领域,但是目前玻璃纤维棉应用领域的不断扩大,其目前的强度、抗冲击性等力学性能已远远不能满足轻型军事武器、航空部件、特殊用途汽车部件以及风力发电等领域的要求，需要通过改善其原料组成提高其各方面力学性能。
因此，现有的高强度玻璃纤维棉存在强度等力学性能不能满足工业生产应用需求的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的高强度玻璃纤维存在强度等力学性能不能满足工业生产应用需求的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种高强度玻璃纤维料块，由以下组份配比的原料制作而成：
二氧化硅，68.0～69.0份；氧化铝，2.0～2.5份；氧化硼，4.0～6.0份；氧化钠，12.0～14.0份；氧化钾，2.0～3.0份；氧化钙，4.0～6.0份；氧化镁，2.0～3.0份；氧化锂，1.2～1.8份。
在上述方案中，由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.0份； 氧化铝，2.5份；氧化硼，5.0份；氧化钠，13.0份；氧化钾，2.0份；氧化钙，5.0份；氧化镁，3.0份；氧化锂，1.5份。
在上述方案中，由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.8份；氧化铝，2.1份；氧化硼，4.3份；氧化钠，14.0份；氧化钾，3.0份；氧化钙，4.0份；氧化镁，2.0份；氧化锂，1.8份。
在上述方案中，由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.1份；氧化铝，2.0份；氧化硼，6.0份；氧化钠，12.0份；氧化钾，2.1份；氧化钙，6.0份；氧化镁，2.6份；氧化锂，1.2份。
在上述方案中，由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，69.0份；氧化铝，2.0份；氧化硼，4.0份；氧化钠，12.6份；氧化钾，2.0份；氧化钙，6.0份；氧化镁，2.8份；氧化锂，1.6份。
本发明还提供了一种高强度玻璃纤维料块的制备方法，包括以下步骤：
根据各原料所需用量进行称量，将称量后的二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁和氧化锂加入到窖炉中均匀混合配置成配合料；
对窖炉进行加热，使得配合料在1480～1530摄氏度的温度范围内加热至熔化，在加热过程中通过搅拌机自动搅拌，使之混合熔化均匀；
加热熔化24小时，形成均匀的玻璃液，将玻璃液倒在耐热钢板上进行冷却，形成整块高强度玻璃纤维；
根据需要将整块高强度玻璃纤维进行切割，得到需要尺寸的高强度玻璃纤维料块。
在上述方案中，对配合料进行加热时的需要的压强为0.4兆帕。
本发明，二氧化硅是硅酸盐玻璃的骨架，提高二氧化硅的含量能大幅度提高玻璃纤维的强度；提高氧化钾的含量，降低氧化钠的含量使玻璃纤维物理性质稳定性显著提高；降低氧化铝可以使玻璃纤维棉不易出现打弯、不易拉丝等现象,增加氧化锂起到了在制备过程中各原料之间助熔作用和 澄清均化作用,提高玻璃纤维化学稳定性、表面光洁度、透明度和出料率，提高成品率。
具体实施方式
下面对本发明做出详细的说明。
本发明提供了一种高强度玻璃纤维料块，由以下组份配比的原料制作而成：
二氧化硅，68.0～69.0份；氧化铝，2.0～2.5份；氧化硼，4.0～6.0份；氧化钠，12.0～14.0份；氧化钾，2.0～3.0份；氧化钙，4.0～6.0份；氧化镁，2.0～3.0份；氧化锂，1.2～1.8份。
下面给出优选的具体实施例
具体实施例一:
由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.0份；氧化铝，2.5份；氧化硼，5.0份；氧化钠，13.0份；氧化钾，2.0份；氧化钙，5.0份；氧化镁，3.0份；氧化锂，1.5份。
具体实施例二:
由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.8份；氧化铝，2.1份；氧化硼，4.3份；氧化钠，14.0份；氧化钾，3.0份；氧化钙，4.0份；氧化镁，2.0份；氧化锂，1.8份。
具体实施例三:
由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.1份；氧化铝，2.0份；氧化硼，6.0份；氧化钠，12.0份；氧化钾，2.1份；氧化钙，6.0份；氧化镁，2.6份；氧化锂，1.2份。
具体实施例四:
由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，69.0份；氧化铝，2.0份；氧化硼，4.0份；氧化钠，12.6份；氧化钾，2.0份；氧化钙，6.0份； 氧化镁，2.8份；氧化锂，1.6份。
本发明中二氧化硅是硅酸盐玻璃纤维形成骨架的主体，以硅氧四面体的结构组成不规则的连续网络结构。其在保持玻璃化学稳定性、热稳定性、硬度和机械强度方面起重要作用。氧化铝在玻璃纤维中提高化学稳定性、热稳定性、硬度和机械强度的同时主要起抑制分相的作用。本发明中二氧化硅、氧化铝之和大于等于70％，能够确保玻璃纤维的耐酸性和强度、刚度等基础力学性能,若高于75％，则会使玻璃的高温黏度升高，从而影响玻璃的熔化性能和拉丝性能,在此基础上,提高二氧化硅用量、降低氧化铝可以使玻璃纤维棉不易出现打弯、拉丝等现象。
氧化硼是一种无色玻璃状固体，熔融时可以溶解许多碱性的金属氧化物，在玻璃纤维的制备过程中作为助熔剂,提高生产效率。
提高氧化钾的含量，降低氧化钠的含量使玻璃纤维物理性质稳定性显著提高。氧化钙可提高配合料的熔化性能，降低玻璃黏度，改善玻璃失透性，增加玻璃机械强度，提高耐水性。
氧化镁可减慢玻璃硬化速度，降低玻璃析晶倾向。
另外本发明与传统的玻璃纤维相比增加了氧化锂,由于锂离子(Li+)有较小的离子半径，电场强度大，配位数低，极化力强，所以它比钠、钾离子更有效地削弱了网架结构，使之容易松驰和断开，同样重量的氧化锂引入的原子数比其他碱金属氧化物多，因此助熔作用显著提高了。在熔化过程中氧化锂能使玻璃液的粘度在为降低及对玻璃表面张力的显著影响，使得玻璃的澄清和均化作用得到很大改善。
氧化锂还能有效降低玻璃的熔化温度和熔体粘度，提高玻璃熔制过程的助熔作用和澄清均化作用；能提高玻璃化学稳定性、表面光洁度、透明度和出料率，提高成品率；能提高玻璃的抗热、抗震和耐酸碱腐蚀，在二次热处理具有无还原、无析晶、料性长易于加工等优势，能有效降低玻璃玻璃制品的冷热膨胀系数。
同时氧化锂能简化生产流程，降低能耗，延长炉龄，改善作业条件，减少污染，符合环保要求，取得节碱节能、降低成本的显著经济效益,每吨玻璃可节约碱20％-30％，减少燃料消耗25％，降低生产成本20％，产品成品率提高15％。
本发明还提供一种高强度玻璃纤维料块的制备方法，包括以下步骤：
根据各原料所需用量进行称量，将称量后的二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁和氧化锂加入到窖炉中均匀混合配置成配合料；
对窖炉进行加热，使得配合料在1480～1530摄氏度的温度范围内加热至熔化，在加热过程中通过搅拌机自动搅拌，使之混合熔化均匀；
加热熔化24小时，形成均匀的玻璃液，将玻璃液倒在耐热钢板上进行冷却，形成整块高强度玻璃纤维；
根据需要将整块高强度玻璃纤维进行切割，得到需要尺寸的高强度玻璃纤维料块。
在上述制备过程中，对配合料进行加热时的需要的压强为0.4兆帕。
本发明，二氧化硅是硅酸盐玻璃的骨架，提高二氧化硅的含量能大幅度提高玻璃纤维的强度；提高氧化钾的含量，降低氧化钠的含量使玻璃纤维物理性质稳定性显著提高；降低氧化铝可以使玻璃纤维棉不易出现打弯、不易拉丝等现象,增加氧化锂起到了在制备过程中各原料之间助熔作用和澄清均化作用,提高玻璃纤维化学稳定性、表面光洁度、透明度和出料率，提高成品率。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高强度玻璃纤维料块，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：
二氧化硅，68.0～69.0份；氧化铝，2.0～2.5份；氧化硼，4.0～6.0份；氧化钠，12.0～14.0份；氧化钾，2.0～3.0份；氧化钙，4.0～6.0份；氧化镁，2.0～3.0份；氧化锂，1.2～1.8份。
2.如权利要求1所述的一种高强度玻璃纤维料块，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.0份；氧化铝，2.5份；氧化硼，5.0份；氧化钠，13.0份；氧化钾，2.0份；氧化钙，5.0份；氧化镁，3.0份；氧化锂，1.5份。
3.如权利要求1所述的一种高强度玻璃纤维料块，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.8份；氧化铝，2.1份；氧化硼，4.3份；氧化钠，14.0份；氧化钾，3.0份；氧化钙，4.0份；氧化镁，2.0份；氧化锂，1.8份。
4.如权利要求1所述的一种高强度玻璃纤维料块，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，68.1份；氧化铝，2.0份；氧化硼，6.0份；氧化钠，12.0份；氧化钾，2.1份；氧化钙，6.0份；氧化镁，2.6份；氧化锂，1.2份。
5.如权利要求1所述的一种高强度玻璃纤维料块，其特征在于，由以下组份配比的原料制作而成：二氧化硅，69.0份；氧化铝，2.0份；氧化硼，4.0份；氧化钠，12.6份；氧化钾，2.0份；氧化钙，6.0份；氧化镁，2.8份；氧化锂，1.6份。
6.一种高强度玻璃纤维料块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据各原料所需用量进行称量，将称量后的二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁和氧化锂加入到窖炉中均匀混合配置成配合料；
对窖炉进行加热，使得配合料在1480～1530摄氏度的温度范围内加热至熔化，在加热过程中通过搅拌机自动搅拌，使之混合熔化均匀；
加热熔化24小时，形成均匀的玻璃液，将玻璃液倒在耐热钢板上进行冷却，形成整块高强度玻璃纤维；
根据需要将整块高强度玻璃纤维进行切割，得到需要尺寸的高强度玻璃纤维料块。
7.如权利要求6所述的一种高强度玻璃纤维料块的制备方法，其特征在于，对配合料进行加热时的需要的压强为0.4兆帕。
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